Институт прикладной математики им. М.В. Келдыша РАН, М., e-mail: zmi@keldysh.ru
Процессы создания материалов с заданными свойствами, нанесение тонкопленочных покрытий, острова которых образуют структуры на поверхности, а также формирование пористых поверхностей различного назначения могут быть изучены в вычислительном эксперименте с целью определения механизмов самоорганизации и оптимальных условий натурных, лабораторных или технологических экспериментов. Появившийся в 1974 году термин “нанотехника” относился к объектам, размер которых менее 1 микрона. Кинетические численные модели сильно неравновесной плазмы [1], и модели плазмоподобных сред (гравитирующих астрофизических объектов и твердотельной плазмы),появившиеся в те же годы, получили развитие в работах [2-4] и относятся именно к таким пространственно-временным масштабам. Однако стремительно развивающиеся нанонауки рассматривают технологии производства продуктов с заданной атомарной структурой, свойства которой зависят от ее нанометровых размеров. Образование структур в плазме (типа когерентных волновых пакетов при внедрении электронного пучка в плазму) или на поверхности материалов, граничащих с плазмой(типа слоев пористости), или же при модификации свойств поверхности (при образовании тонких пленок) происходит в результате самоорганизации среды. Самоорганизация нелинейна по своей природе: в сложных системах , подсистемы которых тесно связаны и описываются большим числом независимых стохастических переменных, нелинейность обусловлена поступлением энергии извне. Возникновение упорядоченных структур в фазовом пространстве (или упорядоченных форм движения ) происходит в “открытых” системах, когда это свойство обеспечивается воздействием пучков заряженных частиц и дальнодействующими потенциалами взаимодействия моделируемых подсистем. Рассмотрены примеры использования моделей нелинейного броуновского движения, винеровских случайных процессов и эффективных устойчивых численных методов их реализации в численном эксперименте. Рассматриваются примеры самоорганизации, актуальные в вычислительной нанофизике: блистеринг, формирующий пористость поверхности, осаждение паров окислов металла в виде островов монослойных покрытий в зависимости от формы и глубины дефектов, а также в присутствии плазмонов поверхности, структурирование пылевой плазмы вблизи электрода и модель термоэмиссии поверхности в приложении к методике измерений свойств металлической поверхности сканирующим туннельным микроскопом.
Литература
Сигов Ю.С. Вычислительный эксперимент: мост между прошлым и будущим физики плазмы. Избранные труды//сост. Змиевская Г.И., Левченко В.Д.- ФИЗМАТЛИТ, М., 2001, 288 c Змиевская Г.И., Левченко Т.В., Соболева Т.К. Экранирование электродов металлическими кластерами в плазме разряда. “Теплофизика и Аэромеханика”, изд.Наука СО Академии Наук.- 2002, т.9,N4, с.365-376
Бондарева А.Л., Змиевская Г.И.Стохастическое моделирование флуктуационной стадии образования тонких пленок. “Доклады Академии Наук”, изд. Наука.- 2005, т.401, N4, с.471-475 Змиевская Г.И., Иньков Л.В., Левченко Т.В., Левченко В.Д. Рассеяние плазмы на зародышах металлических капель вблизи поверхности. Поверхность. Рентгеновские, синхротронные и нейтронные исследования.-2004, N5, с. 106-112
Змиевская Г.И., Иньков Л.В., Левченко Т.В., Левченко В.Д. Рассеяние плазмы на зародышах металлических капель вблизи поверхности. Поверхность. Рентгеновские, синхротронные и нейтронные исследования.-2004, N5, с. 106-112
Бондарева А.Л. и др. //-2005, М., Препринт ИПМ им.М.В. Келдыша N48, 32 с.
XXXIII Международная (Звенигородская) конференция по физике плазмы и УТС, 13 – 17 февраля 2006 г.